基于啮合线法的双螺杆压缩机转子型线的研究

发布时间：2017-04-09 06:03

  本文关键词：基于啮合线法的双螺杆压缩机转子型线的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双螺杆压缩机具有效率高、单位能耗低、结构简单、噪音低、操作简单、易维护等优点,在压缩机市场中占据重要的地位,许多场合逐渐取代活塞式压缩机,因此对双螺杆压缩机的研究也越来越重要。双螺杆压缩机中最为关键的零件是一对平行装配在机壳内的阴阳转子,转子的型线决定了压缩机的性能,国内对转子型线的设计与研究和国外相比存在一定的差距,因此对转子型线的研究具有极其重要的理论意义和实用价值。对双螺杆压缩机的工作原理进行研究,深入分析了双螺杆压缩机的吸气过程、压缩过程和排气过程。研究了转子型线的设计原理和转子齿面的成型原理,为转子型线的设计做准备,对转子型线影响双螺杆压缩机工特性的几个重要参数齿间面积、齿间容积、接触线长度、泄露三角形、封闭容积的计算公式进行推导,并针对这些性能参数对双螺杆压缩机工作特性的影响方式提出了转子型线的设计准则。一般的双螺杆压缩机的转子型线设计方法是从阴转子(阳转子)根据包络条件和坐标转换设计出阳转子(阴转子),这是传统意义上的正向设计方法,这一方法效率较低,对转子性能难以预测。本文研究了一种新的型线设计方法,利用可反映转子型线性能的啮合线来逆向设计转子型线,利用坐标转换关系和齿廓法线法从啮合线方程出发推导阴阳转子型线的通用公式,并对几种典型的啮合线线型的转子型线具体表达,使得转子型线的设计方便高效。基于啮合线法的转子型线的设计关键是对啮合线的设计,只有性能良好的啮合线才能设计出好的转子型线,本文对转子啮合线的设计要求也进行了探究,并研究了啮合线的关键控制点对转子型线的影响,使得在利用啮合线进行转子型线设计时可以有的方矢,有针对性的对啮合线进行调整。应用啮合线法的逆向设计方法对典型型线进行设计,验证啮合线法的可行性与正确性,最终利用啮合线法设计一条性能优良的转子型线。结合了前人研究的转子型线的正向设计及本文的啮合线法的逆向设计理论,运用Visual Studio 2008中的MFC模块结合Open GL图形显示功能开发出双螺杆压缩机转子型线设计系统。运用计算流体动力学(CFD)理论中的网格界面法和动网格技术实现空气吸入、压缩和排出的周期性变化过程,并通过Fluent对上文中的初始设计型线和改进型线的双螺杆压缩机的内部流场特性进行数值模拟,对二者结果进行对比分析,成功的证明了改进的正确性。最后,利用双螺杆压缩机工作的理论模型指导设计了对双螺杆压缩机工作过程中压力变化规律测试的实验方案,为后续的研究奠定基础。
【关键词】：双螺杆压缩机 啮合线 转子型线 逆向设计 流体动力学
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 双螺杆压缩机简介9-11
• 1.2.1 双螺杆压缩机的特点9-10
• 1.2.2 双螺杆压缩机的应用10-11
• 1.3 双螺杆压缩机的国内外研究现状11-13
• 1.3.1 双螺杆压缩机国内研究现状11-12
• 1.3.2 双螺杆压缩机国外研究现状12-13
• 1.4 课题研究的意义及内容13-15
• 1.4.1 课题研究的意义13-14
• 1.4.2 课题研究的主要内容14-15
• 第二章 双螺杆压缩机的型线设计和性能参数研究15-29
• 2.1 双螺杆压缩机的工作原理15-17
• 2.2 双螺杆压缩机的型线方程和啮合线方程17-21
• 2.2.1 转子坐标系建立及坐标系转换17-18
• 2.2.2 齿曲线、共轭曲线和啮合线方程18-20
• 2.2.3 阴阳转子齿面成型原理20-21
• 2.3 双螺杆压缩机的性能参数的研究21-27
• 2.3.1 阴阳转子的齿间面积22-23
• 2.3.2 阴阳转子的接触线23-25
• 2.3.3 双螺杆压缩机中的泄露三角形25-26
• 2.3.4 双螺杆压缩机的封闭容积26-27
• 2.4 双螺杆压缩机转子型线的设计准则27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 基于啮合线法反求转子型线的理论研究29-63
• 3.1 啮合线法设计原理30-33
• 3.1.1 啮合线法的坐标转换关系30-31
• 3.1.2 啮合条件的研究31-33
• 3.2 啮合线的共轭齿形33-39
• 3.2.1 简单几何形状33-38
• 3.2.2 B样条曲线38-39
• 3.3 啮合线法转子型线连续性39-42
• 3.4 啮合线设计要求42-46
• 3.5 啮合线与转子型线关系46-53
• 3.6 啮合线法转子型线设计53-61
• 3.6.1 啮合线法典型型线的设计53-55
• 3.6.2 啮合线法新型线的设计与改进55-61
• 3.7 本章小结61-63
• 第四章 双螺杆压缩机转子型线的设计系统及应用63-74
• 4.1 转子型线设计系统的开发环境63-65
• 4.2 转子型线设计系统的主要模块65-70
• 4.2.1 典型型线设计模块及其功能66-67
• 4.2.2 正向型线设计模块及其功能67-68
• 4.2.3 逆向型线设计模块及其功能68-70
• 4.3 逆向型线设计模块的应用70-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第五章 基于CFD与实验的双螺杆压缩机的性能研究74-88
• 5.1 双螺杆压缩机的流体动力学分析74-78
• 5.1.1 流体动力学的分析过程74-75
• 5.1.2 数值计算模型75-76
• 5.1.3 k -ε 模型控制方程76-77
• 5.1.4 流体模型的边界条件77
• 5.1.5 动网格技术及其运用77-78
• 5.2 啮合线法设计型线的压缩机的仿真结果78-83
• 5.2.1 啮合线法初始设计型线的压缩机的仿真结果79-81
• 5.2.2 啮合线法改进设计型线的压缩机的仿真结果81-82
• 5.2.3 啮合线法设计型线改进前后的压缩机性能比较82-83
• 5.3 双螺杆压缩机压了测试实验方案的研究与搭建83-86
• 5.3.1 压力测试实验模型的理论基础83-85
• 5.3.2 压力测试实验方案的设计与搭建85-86
• 5.4 本章小结86-88
• 总结与展望88-90
• 主要结论88-89
• 展望89-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-94
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：294590